Entspricht der Sonnenwind einem elektrischen Nettostrom?

Der Sonnenwind ist ein Strom von Ionen, die von der Sonne ausgesandt werden. Werden mehr positive als negative Ladungen freigesetzt? Das heißt, gibt es ein Ungleichgewicht in der Ladung, die von der Sonne im Sonnenwind emittiert wird?

Ich bin mir sicher, dass Sie diesen Wikipedia-Artikel gelesen haben, en.wikipedia.org/wiki/Solar_wind , aber er gibt keine klare, jedenfalls für mich, endgültige Antwort. Ich würde eine insgesamt negative Ladung vermuten (basierend darauf, dass die Aurora hauptsächlich von Elektronen erzeugt wird), aber hoffentlich wird jemand mit weit mehr Wissen als ich antworten.
Der Sonnenwind muss im Durchschnitt neutral sein, sonst wird die Sonne aufgeladen, was das elektrische Feld so verändert, dass die überschüssigen Ladungen langsamer abgebaut werden, bis wieder ein Gleichgewicht erreicht ist.
Meine Vermutung wäre, dass, wenn der Sonnenwind ungebündelte Ladung wegträgt, die daraus resultierende akkumulierte Ladung der Sonne bald aufhört, überschüssige Ladung wegzublasen, weil die elektromagnetische Kraft so viel stärker ist als die Schwerkraft.
@CuriousOne Ich bin froh, dass wir uns einig sind. Dein Kommentar ist da angekommen, als ich meinen geschrieben habe...
@hdhondt: Dieser ist ziemlich geradlinig, aber das sollte einen nicht glauben machen, dass der Sonnenwind ein einfaches physikalisches System ist. Weit gefehlt ... seine Wechselwirkungen mit dem galaktischen Gas sind immer noch nicht vollständig verstanden, wie die jüngsten Voyager-Daten gezeigt haben. Die verantwortlichen Wissenschaftler schwafelten jahrelang über die Frage, wann die Sonden eigentlich die Stoßfront erreicht hatten und wie diese aussehen würde.

Antworten (2)

Werden mehr positive als negative Ladungen freigesetzt?

Im Allgemeinen nein, und diese Aussage allein würde implizieren, dass Sie danach fragen, ob sich die Sonne auflädt, nicht nach dem Strom.

Ich habe eine ausführliche Antwort unter https://physics.stackexchange.com/a/253491/59023 geschrieben , die erklärt, warum Sterne größtenteils neutral bleiben und dass die meisten Beobachtungen [z. B. Bale et al., 2013 ; Pulupa et al., 2014 ] unterstützen die Idee, dass der Sonnenwind im makroskopischen Maßstab keinen Nettostrom von der Sonne abfließt.

Das heißt, gibt es ein Ungleichgewicht in der Ladung, die von der Sonne im Sonnenwind emittiert wird?

Da Plasmen aus ungefähr gleichen positiven und negativen Ladungen bestehen und elektrische Felder typischerweise dazu dienen, sich selbst zu eliminieren, lautet die kurze und einfache Antwort nein. Wenn sich die Sonne aufladen würde, könnte man sich vorstellen, dass das resultierende elektrische Nettofeld den Sonnenwind am Fließen hindern würde. Tatsächlich ist es so, dass solche statischen Modelle anstelle des beobachteten Überschall-Sonnenwinds Sonnenwinde vorhersagen .

Zusammenfassend argumentieren die zuletzt akzeptierten Modelle (die durch Beobachtungen gestützt werden), die als exosphärische Modelle bezeichnet werden, für keinen makroskopischen Nettostrom und eine unbedeutende Nettoladung des Sterns.

Aktualisieren

Eine aktuelle Veröffentlichung von Wilson et al. [2019] berechnet direkt die Nettostromdichte (normalisiert auf die thermische Stromdichte der Kernelektronen) der Elektronen im Ionenruhesystem und stellt fest, dass die meisten Zeiträume innerhalb weniger Prozent von Null liegen. Beachten Sie, dass J e = e   S   N S   v S = 0 war keine Einschränkung, die während des Anpassungsprozesses der Geschwindigkeitsverteilungskomponenten auferlegt wurde. Das heißt, die geringe Größe der Stromdichte im Ionenruhesystem ist eine Folge des tatsächlich aufrechterhaltenen Sonnenwinds | J e | ~ 0 im Ionenruhesystem für die meisten Intervalle. Die Abweichungen hiervon sind mit Änderungen der Magnetfeldstärke und -richtung verbunden, wie man es nach dem Ampereschen Gesetz erwarten würde, z. B. an den in dieser Arbeit untersuchten Stoßrampen.

Ähnliche Ergebnisse wurden in jüngerer Zeit unter Verwendung von Daten der Parker Solar Probe - Mission beobachtet [z. B. Halekas et al., 2019 (arXiv eprint 1912.02216v1, zu veröffentlichen in ApJ im Februar 2020)]. Die Daten zeigen, dass diese Einschränkung auch bei kleineren radialen Sonnenabständen bis unter ~0,3 AE zu gelten scheint.

Danke für das Update und die neuen Referenzen! Ich sehe, Null-Nettostrom (oder ein sehr kleiner Strom, der im Zeitmittel Null ist) ist sicherlich sinnvoll, da die Sonne alt ist; alles andere würde zu einer riesigen integrierten Ladung führen. Ich werde diese heute lesen, um zu sehen, ob sie direkt die Frage einer kleinen Gleichgewichts-Nettoladung auf der Sonne ansprechen, für deren Aufrechterhaltung kein Strom erforderlich wäre.

Die Sonne ist ein Plasmaball. Es ist im Wesentlichen eine Gruppe von Elektronen und Kernen, die herumflitzen. Diese Elektronen und Kerne entsprechen keiner Nettoladung. Sie werden immer noch in Form von Plasma in den Weltraum geschleudert. Es fällt noch keine Nettogebühr an. Die einzelnen Teilchen haben eine Ladung, aber keine Nettoladung.